Titan in der Orthopädie – Jüngste Fortschritte
Titan wurde vor etwa 70 Jahren in orthopädischen Implantaten verwendet. Als sich die Technologie verbesserte und Titan immer häufiger vorkam, wurde das Metall zur Entwicklung von Schulter- und Hüftpfannen verwendet. Sogar Zahnimplantate und Hörgeräte werden aus Titan für eine längere Lebensdauer (im Vergleich zu anderen Materialien) hergestellt.
Titan, eine häufige Wahl für orthopädische Implantate
Hersteller begannen, Titan für orthopädische Implantate zu verwenden, weil sie die natürlichen Eigenschaften erkannten, die das Metall zu bieten hatte. Es hat ein unglaubliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und vor allem ist es zu 100 % biokompatibel.
Es stellte sich bald heraus, dass Titan sogar den Prozess der Osseointegration erleichterte, indem es eine physische Verbindung mit dem Knochen herstellte (ohne die Notwendigkeit eines zusätzlichen Klebstoffs). Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Titanimplantate hoher Energie standhalten können (ohne zu brechen). Sie reagieren nicht auf die Umgebung, in der sie platziert werden, und halten lange (in einigen Fällen müssen sie nicht ersetzt werden).
Heute wird Titan nicht nur zur internen Fixierung, sondern auch für Prothesen, medizinische Geräte und interne Geräte verwendet. Einige Legierungen werden für medizinische und dentale Implantate bevorzugt, wie Ti-6Al-4V und Ti-6Al-4V ELI. Dies sind Alpha-Beta-Legierungen, die normalerweise mit Aluminium und Vanadium legiert sind. Sie bieten ein hohes Maß an Bruchfestigkeit, ganz zu schweigen davon, dass sie die Osseointegration (schnellere Erholung) fördern.
Titan ist bekanntermaßen ein inertes Metall dank eines schützenden Oxidfilms, der sich bildet, wenn es Sauerstoff ausgesetzt wird (was natürlich vorkommt). Dieses Metall widersteht Schäden durch Körperflüssigkeiten und Gewebe, was bedeutet, dass es von unserem Körper nicht abgestoßen wird.
Aus diesem Grund wird Titan zur Herstellung von Schädelplatten, Ellbogen- und Kniegelenken und sogar Rippen verwendet. Knochenschrauben, Klammern und Kabel können aus Titan bestehen. Alle orthopädischen Implantate aus Titan bieten eine hervorragende Unterstützung für Frakturen und erleichtern den Fixationsprozess.
Neue Titanlegierung für orthopädische Implantate entwickelt
Beta-Titan-Legierungen stehen aufgrund ihrer guten Formbarkeit und hervorragenden mechanischen Eigenschaften seit langem im Fokus orthopädischer Implantate. Sie haben eine erstaunliche Korrosionsbeständigkeit sowie ein hohes Maß an mechanischer und Ermüdungsbeständigkeit.
Einer der Hauptgründe für die Verwendung von Beta-Titanlegierungen für orthopädische Implantate ist ihr niedriger Elastizitätsmodul. Kürzlich wurde für solche Anwendungen eine neue Beta-Legierung, Ti-35Nb-7Zr-5Ta, entwickelt. Diese pulvermetallurgisch hergestellte Legierung hat eine poröse Struktur und ist eine geeignete Wahl für eine erfolgreiche Osseointegration.
Elastisches Nagelsystem aus Titan für pädiatrische Frakturen langer Knochen
Das elastische Nagelsystem aus Titan (TEN) wurde entwickelt, um Diaphysenfrakturen langer Röhrenknochen zu fixieren. Solche Knochen haben enge Markkanäle, daher ist es wichtig, flexible Implantate verwenden zu können. Zehn ist die bevorzugte Option, da sie das Risiko von Komplikationen verringert.
Ein großer Vorteil der Verwendung eines elastischen Nagelsystems aus Titan ist die sofortige postoperative Stabilisierung. Dies ermöglicht eine frühzeitige Mobilisierung des relevanten Teils, sodass der Patient in kürzerer Zeit zu normalen Aktivitäten zurückkehren kann. Darüber hinaus hat dieses orthopädische Implantat eine geringe Komplikationsrate und ist ein minimal-invasives Verfahren.
Es kann für pädiatrische Frakturen bei Kindern im Alter von 5 bis 14 Jahren verwendet werden. Dieses System ist sicher und zuverlässig und wird für lange Knochen empfohlen. Die Interventionszeit ist kurz, die Genesung schnell und die funktionelle Wirkung gut.
Dank TEN können Patienten früh Gewicht tragen und schnell mit minimaler Störung des Knochenwachstums heilen. Erwähnenswert ist auch, dass das elastische Nagelsystem aus Titan für solche Frakturen unabhängig von ihrer Lokalisation oder ihrem Muster verwendet werden kann.
Vertikal erweiterbare Prothese aus Titanrippe
Die prothetische Titanrippe ist ein innovatives Gerät, das entwickelt wurde, um die Wirbelsäule und die Rippen mit zwei pädiatrischen Brustwanddeformitäten zu stabilisieren. Der gebogene Metallstab soll die Atmung verbessern und wird auch bei schwerer Skoliose empfohlen. Medizinische Experten haben Titanrippen auch bei Kindern verwendet, die nach einer Krebsoperation eine Brustrekonstruktion benötigen, einschließlich der Entfernung mehrerer Rippen.
Kinder, bei denen ein Thoraxinsuffizienzsyndrom diagnostiziert wurde, können ebenfalls von prothetischen Titanrippen profitieren. Das Gerät richtet die Wirbelsäule auf und trennt die Rippen, sodass sich die Lunge in dem neu geschaffenen Raum effizienter ausdehnen kann. Außerdem stabilisiert es das Zwerchfell, den Atemmuskel.
Die prothetische Titanrippe wird an jedes Kind und seine Bedürfnisse angepasst. Es ist wichtig zu verstehen, dass das Gerät erweiterbar ist; Wenn das Kind wächst, werden neue Eingriffe vorgenommen, um die Länge zu erhöhen.
Titannanoröhren ermöglichen eine effizientere Osseointegration
Titannanoröhren können die Osseointegration von orthopädischen Implantaten verbessern und gleichzeitig das Risiko einer bakteriellen Besiedelung verringern. Angesichts dieser Erkenntnis verbesserten die Forscher die Oberfläche von Titanimplantaten mit Titannanoröhren.
Mit Titandioxid-Nanoröhren behandelte orthopädische Implantate sorgen für eine effizientere Osseointegration. Dadurch wird der Verbund zwischen Implantat und Knochen gestärkt. Bei Patienten, die dieses Implantat erhielten, war die frühe Gewichtsbelastung ausgezeichnet.
Graphenbeschichtete Titanlegierungen – effizientere Osteogenese und Osseointegration
Die Beschichtung von Titanlegierungen mit Graphen könnte ihre Oberflächenbioaktivität tatsächlich verbessern, was eine effiziente Osteogenese und Osseointegrationsprozesse weiter unterstützen würde. Die Graphenbeschichtung verbessert die Biokompatibilität von Titanlegierungen, fördert die Regeneration von Knochengewebe und verbessert die Knochen-Implantat-Integration.
Graphen ist ein innovatives Nanobeschichtungsmaterial, das die Bioaktivität von Titanlegierungen fördern und die oben genannten Prozesse erleichtern kann. Diese orthopädischen Implantate haben eine hohe mechanische Festigkeit und Bruchzähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und 100 % Biokompatibilität.
Der letzte Satz
Zusammenfassend ist Titan eine ausgezeichnete Wahl für orthopädische Implantate, da es stark, korrosionsbeständig und biokompatibel ist. Forscher arbeiten ständig daran, innovative Geräte zu entwickeln, die jeweils auf spätere Bedürfnisse zugeschnitten sind. In Zukunft wird Titan häufiger zum Einsatz kommen, da Ärzte an orthopädischen Implantaten interessiert sind, die länger widerstehen können, ohne vom Körper abgestoßen zu werden.
